基于5E教學(xué)模式“基因定位”微專題復(fù)習(xí)教學(xué)探索

施茂慶

摘 要 應(yīng)用5E教學(xué)模式開展“基因定位”微專題復(fù)習(xí)，用吸引、探究、解釋、遷移、評價5個環(huán)節(jié)突破傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計的局限，幫助學(xué)生形成理性思維，建構(gòu)完整的知識結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞 5E教學(xué)模式 微專題復(fù)習(xí) 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

5E教學(xué)模式是由美國生物學(xué)課程研究所（BSCS）開發(fā)的一種促進(jìn)學(xué)生知識建構(gòu)，提升理性思維，發(fā)展學(xué)生能力的操作性強(qiáng)、實(shí)用性好的教學(xué)模式?；蚨ㄎ皇侵赣脤?shí)驗(yàn)法判斷控制生物性狀的基因所在的位置。該微專題復(fù)習(xí)安排在學(xué)生完成遺傳規(guī)律復(fù)習(xí)后，進(jìn)行階段復(fù)習(xí)總結(jié)及綜合應(yīng)用時。該專題通過設(shè)計“探究基因在細(xì)胞中位置的遺傳”實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生理性思維，提升解題能力。在教學(xué)中，筆者采用5E教學(xué)模式開展“基因定位”微專題復(fù)習(xí)，完成達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，具體教學(xué)過程如下。

1 吸引（engagement）：創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

本環(huán)節(jié)是5E教學(xué)的啟動環(huán)節(jié)。教師創(chuàng)設(shè)情景吸引學(xué)生，幫助學(xué)生回顧已有知識，引發(fā)其思考，同時暴露出學(xué)生對基因定位的認(rèn)知不足，幫助學(xué)生在原有知識框架體系中補(bǔ)充以往沒有涉及的知識，激發(fā)其探究的樂趣。

教師介紹2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎——從果蠅中發(fā)現(xiàn)了控制晝夜節(jié)律的時鐘基因。教師指出，在遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)中，果蠅同樣是明星動物。于是，師生共同回顧摩爾根與果蠅的故事：1910年5月的一天，在摩爾根的實(shí)驗(yàn)室中誕生了一只白色眼睛的雄性果蠅，而它的兄弟姐妹的眼睛都是紅色的。教師提出問題：這只果蠅是來自于何種類型的變異？作為遺傳模式動物的果蠅在研究遺傳學(xué)方面有何優(yōu)勢？教師出示果蠅染色體模式圖，指出果蠅的常染色體與性染色體，提出問題：在哪對染色體上的遺傳為伴性遺傳？當(dāng)教師介紹XY型生物與ZW型生物性別決定及XY性染色體同源區(qū)段及非同源區(qū)段后，提出問題：對于XY型生物來說，根據(jù)控制一對相對性狀的一對等位基因（A、a）可能在哪些位置，如何用基因型表示？學(xué)生思考、討論，補(bǔ)充寫出4種類型。教師再追問：若用這對等位基因用A、a表示，在染色體上的基因該如何表示？學(xué)生上臺板書，但對位于同源區(qū)段的表達(dá)形式較為生疏，在教師提示下，學(xué)生完成表達(dá)式。

本環(huán)節(jié)中，在創(chuàng)設(shè)情景時，教師要充分分析學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)清學(xué)生可能存在的錯誤認(rèn)識，進(jìn)而打破學(xué)生的思維定勢，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，為后面將要開展的探究做好鋪墊。

2 探究（exploration）：親歷過程，引導(dǎo)自主設(shè)計

本環(huán)節(jié)是 5E 教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。教師根據(jù)學(xué)生在先前的情景下產(chǎn)生的認(rèn)知沖突，提供必要的背景知識，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動。

教師提出問題①：實(shí)驗(yàn)室純種果蠅突變型由某純種野生型果蠅突變而來?，F(xiàn)以這些未交配過的果蠅為材料，設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究突變基因位于細(xì)胞質(zhì)還是位于細(xì)胞核的染色體上。請寫出實(shí)驗(yàn)思路，并推測預(yù)期結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)論。

由于題干中沒有已知果蠅性狀的顯隱性及基因具體的位置，解題者必須首先進(jìn)行假設(shè)，因而教師繼續(xù)提出問題：假說演繹的基本思路是什么？根據(jù)本題情景可以提出哪幾種假說？在這些假說下，要采用什么樣的親本進(jìn)行雜交？為什么可以這樣雜交？雜交結(jié)果有何不同？結(jié)果與結(jié)論要如何對應(yīng)？為了更好幫助學(xué)生理清思路，進(jìn)一步為后面問題的解答作鋪墊。教師在設(shè)計答案時提供填空形式，只讓學(xué)生答出重點(diǎn)，降低答題難度，同時也提供解答此類題目的答題模板。

在熟悉解題模板后，教師拋出問題②：已知果蠅的眼色由一對基因控制。紅眼（A）對白眼（a）為顯性?，F(xiàn)有紅眼♂、白眼♂、紅眼♀、白眼♀四種純種果蠅。請通過一次雜交實(shí)驗(yàn)判斷控制眼色的基因位于常染色體還是位于X染色體上。

問題③：已知果蠅的紅眼和白眼由一對等位基因控制。若實(shí)驗(yàn)室有純合的紅眼和白眼雌雄果蠅親本，請通過一代雜交實(shí)驗(yàn)確定這對等位基因是位于常染色體上還是X染色體上。

兩個問題同時拋出是為了培養(yǎng)學(xué)生精準(zhǔn)審題能力。教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題：眼色的顯隱性是否已知？一次雜交與一代雜交有何不同？問題①的解答模板能否用來解答問題②和③？解答時語句要如何表達(dá)？為充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師把全班分為若干學(xué)習(xí)小組，由小組進(jìn)行討論、匯報、比較、糾錯、歸納解題方法。

本環(huán)節(jié)中，教師是探究活動的組織者。教師要充分分析學(xué)生實(shí)際水平和可能存在的困難，不能直接放手讓學(xué)生探究，而應(yīng)該把困難問題分解成學(xué)生熟悉的小問題。教師拋出的“錨”要符合學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，要讓學(xué)生有“法”可依，有規(guī)律可尋，形成初步解題的方向，再進(jìn)而組織學(xué)生嘗試探究，互相啟發(fā)，互幫互學(xué)，歸納方法，也為下一環(huán)節(jié)提供思維模式。

3 解釋（explanation）：解釋現(xiàn)象，促進(jìn)理性思維

本環(huán)節(jié)是5E教學(xué)模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是學(xué)生自己說明探究結(jié)果的過程，是進(jìn)一步提高理性思維的過程。經(jīng)過多次的假說，學(xué)生熟悉了假說一演繹的一般思路，逐步形成了正確的思維模式，同時學(xué)會自主推理、歸納演繹和表達(dá)交流等技能。

由于生物的基因型具有內(nèi)在性，肉眼看不到，而表現(xiàn)型具有外顯性，可以表現(xiàn)為生物的性狀?；蛐涂梢杂糜诮忉尡憩F(xiàn)型的“黑箱”，“黑箱”里的具體內(nèi)容要從外顯性狀推測。假說一演繹法就是揭開“黑箱”的重要方法。在假說的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生利用遺傳圖解來解釋現(xiàn)象。教師提出問題：基因位于常染色體上要如何表示？基因位于性染色體上如何表示？如果后代性狀一樣，能否得出基因的具體位置？在指導(dǎo)學(xué)生解釋預(yù)期結(jié)果時，教師應(yīng)注意指導(dǎo)學(xué)生書寫規(guī)范的遺傳圖解，建構(gòu)完整的假說演繹法的思維模式。

本環(huán)節(jié)中，教師是學(xué)習(xí)的調(diào)控者。教師讓學(xué)生自己解釋探究結(jié)果，當(dāng)學(xué)生解釋不完整時，要適時點(diǎn)撥；當(dāng)學(xué)生思維不開闊時，需要教師引導(dǎo)、啟發(fā)；當(dāng)學(xué)生意見分歧時，需要教師加入共同探討。這樣從而使學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識到理性思維，從特殊方法到一般規(guī)律的超越，實(shí)現(xiàn)對解題方法的成功構(gòu)建。

4 遷移（elaboration）：遷移拓展，形成完整認(rèn)識

本環(huán)節(jié)是5E教學(xué)的提升環(huán)節(jié)，要求學(xué)生運(yùn)用前面環(huán)節(jié)中形成的技能來解決新問題，進(jìn)行拓展性探究和實(shí)踐，使學(xué)生加深或擴(kuò)展對方法的應(yīng)用。

為強(qiáng)化對假說演繹法的理解，教師展示問題④：科學(xué)家研究黑腹果蠅時發(fā)現(xiàn)，剛毛基因（B）對截毛基因（b）為顯性。現(xiàn)有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上。請寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)測結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論。

問題⑤：已知果蠅的眼色由一對基因控制。紅眼（A）對白眼（a）為顯性。現(xiàn)有紅眼♂、白眼♂、紅眼♀、白眼♀四種純種果蠅。請通過雜交實(shí)驗(yàn)判斷控制眼色的基因位于XY同源區(qū)段還是位于常染色體上。請寫出實(shí)驗(yàn)思路、預(yù)測結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論。

本環(huán)節(jié)設(shè)計的問題具有一定的挑戰(zhàn)性。當(dāng)學(xué)生在解決問題⑤時發(fā)現(xiàn)，用白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交，F(xiàn)1表現(xiàn)型結(jié)果一樣，無法判斷基因位置。教師及時指出：問題⑤要求通過“雜交實(shí)驗(yàn)判斷”，與問題④要求的“一次雜交實(shí)驗(yàn)推斷”是有區(qū)別的。教師進(jìn)一步追問：F1能否能進(jìn)一步雜交？要怎樣雜交？于是，學(xué)生得到啟發(fā)，進(jìn)而得出結(jié)果。

本環(huán)節(jié)中，教師是學(xué)生發(fā)展的促進(jìn)者。教師鼓勵學(xué)生主動應(yīng)用已學(xué)方法解決新問題。在思路不暢時，教師先讓學(xué)生嘗試解決簡單問題，進(jìn)而解決較難問題；在學(xué)生遇到困難時，教師點(diǎn)撥啟發(fā)，鼓勵學(xué)生再次嘗試。這個過程實(shí)質(zhì)是新知不斷精致化的過程，也是生物學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成過程。

5 評價（evaluation）：多維評價，歸納解題規(guī)律

本環(huán)節(jié)是5E教學(xué)的鞏固環(huán)節(jié)。評價可激發(fā)學(xué)生的成就感，推動學(xué)生不斷反思、修正和深化所學(xué)知識，同時充分調(diào)動學(xué)生上課的積極性，提高其學(xué)習(xí)的自覺性，使學(xué)生正確運(yùn)用新習(xí)得的方法和概念來解決新問題，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

在教學(xué)過程中，評價應(yīng)該貫穿在教學(xué)的全過程。當(dāng)有學(xué)生活動時，教師要適時做出點(diǎn)評；當(dāng)小組合作探究時，小組學(xué)生要進(jìn)行自評和互評。在評價過程，教師要及時做出正確的指導(dǎo)，分析存在的問題，給予學(xué)生矯正性信息，使學(xué)生形成正確的答案。在整理基因定位的基本方法過程中，教師要發(fā)揮全班學(xué)生的智慧，引導(dǎo)學(xué)生互相補(bǔ)充歸納。教師要給予明確的表揚(yáng)。

本環(huán)節(jié)中，教師是評價的參與者。教師要評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、合作態(tài)度、參與表現(xiàn)，鼓勵學(xué)生另辟蹊徑，發(fā)現(xiàn)并歸納解決問題的方法，同時留出足夠時間讓學(xué)生開展自評、互評。

以探究性為特點(diǎn)的5E模式的教學(xué)中，“吸引”環(huán)節(jié)暴露學(xué)生認(rèn)知盲點(diǎn)，利用認(rèn)知沖突激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)意愿； “探究”環(huán)節(jié)為學(xué)生提供解決問題的模板； “解釋”環(huán)節(jié)用假說演繹法進(jìn)一步對現(xiàn)象進(jìn)行解釋； “遷移”環(huán)節(jié)鼓勵學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的方法解決新問題； “評價”環(huán)節(jié)對學(xué)生表現(xiàn)做出正確判斷，幫助學(xué)生鞏固和總結(jié)。可見， 5E教學(xué)模式對建構(gòu)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)探究能力、提高理性思維、提高生物學(xué)素養(yǎng)具有積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪帆，姚寶駿.基于5E教學(xué)模式下“生物膜的流動鑲嵌模型”一節(jié)教學(xué)教程設(shè)計[J].中學(xué)生物學(xué).2017，33（01）：41-43.

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